電動汽車動力電池管理系統(tǒng)的研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染是現(xiàn)今世界汽車工業(yè)發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn)，因此開展新能源汽車的研究已經(jīng)刻不容緩。混合動力汽車較傳統(tǒng)車而言，兼具內(nèi)燃機車的特點又吸收了電動車的優(yōu)勢，在有效提高經(jīng)濟性和降低排放方面有很寬廣的應(yīng)用前景。作為混合動力汽車的關(guān)鍵部件，動力電池對整車動力性、經(jīng)濟性和安全性具有重大影響。 電動汽車動力電池系統(tǒng)的研究總體上可以分為電池組本身的機械系統(tǒng)集成和電池管理系統(tǒng)的研究。其中的電池組本身的機械系統(tǒng)集成主要包括滿足汽車空間布置的

2、電池組箱體的外部空間尺寸設(shè)計和機械強度設(shè)計，以及滿足良好散熱條件的箱體內(nèi)部尺寸設(shè)計和合理的電池串聯(lián)方式和空間布置。整個電池系統(tǒng)總成需由帶支承(或懸掛)裝置的外殼進行防水、防塵、絕緣的包裝，內(nèi)含若干單體蓄電池組成的蓄電池模塊、必要的傳感器、通風通路、蓄電池組管理器BMS(Battery Management System)、內(nèi)部動力電纜等。 電池管理系統(tǒng)的研究主要包括對電池運行參數(shù)的檢測和優(yōu)化。其中電池的電壓、電流、溫度是電池管理

3、系統(tǒng)主要的測量參數(shù)，只有精確檢測到以上三個數(shù)據(jù)，才能結(jié)合合理有效的數(shù)學算法和策略估算出電池的SOC和SOH等重要參數(shù)，并且對電池組充放電的最大電流和門限電壓實時控制以達到對電池的充分保護和正常使用。同時汽車行駛過程中的安全性問題也是一個重要議題，必須實現(xiàn)有效的的高壓電安全管理和故障診斷功能。 本文在分析了現(xiàn)有的一些電池模型的基礎(chǔ)上，建立了對電池的動態(tài)模型參數(shù)進行識別的數(shù)學方法，并在MATLAB/Simulink中進行動力電池建模

4、和仿真中得到了驗證，其結(jié)果同時也可以對動力電池剩余電量的估算提供較好的參考價值，有助于提高SOC的估算精度。 為了滿足混合動力汽車上的能量需求，車用電池組通常都是由幾十個甚至上百個單體電池串聯(lián)起來為電動汽車提供能量。由于生產(chǎn)工藝水平的制約，單體電池之間的性能在生產(chǎn)時就存在一定的差異性。而實際使用中連續(xù)的充放電循環(huán)導致的單體電池的差異，將使某些單體電池電量加速衰減。而電池組的實際可用電量是由單體電池的最小剩余電量決定的，因此這些差異

5、將使電池組的可使用電量減少，甚至縮短電池的使用壽命。目前電池組在使用前的匹配要求較高，能減少一些不均衡性的影響，但是仍不能根本解決均衡性的問題。為了解決這種不均衡對鋰離子電池組的影響，在電池組的使用過程中需要使用電池管理器及其均衡子系統(tǒng)對其進行優(yōu)化管理。本文根據(jù)電池實際的不均衡現(xiàn)象有針對性地設(shè)計了“削峰填谷”的均衡子系統(tǒng)。結(jié)合鋰離子電池使用過程中的不穩(wěn)定性，特別是電池充放電末期電壓和SOC的高度非線性，充分考慮了鋰離子電池電壓和SOC不